8.2. Правила выполнения и чтения схем автоматизации технологических процессов

Рассматриваем развернутый способ выполнения схем автоматизации, как наиболее полно дающий представление об автоматизации того или иного технологического процесса.

В соответствии с этим методом в верхней части поля чертежа того или иного формата изображаем в упрощенном виде (только основное оборудование, основные технологические потоки с запорной и регулирующей аппаратурой без вспомогательных коммуникаций) технологический процесс в соответствии с принятым в данной отрасли промышленности государственным или отраслевым стандартом, или (при отсутствии стандартов) в соответствии с рекомендациями ведущих организаций в области технологии в этой отрасли.

Мы будем использовать для этих целей рекомендации кафедры обогащения полезных ископаемых Уральской государственной горно-геологической академии, обобщившей отечественный опыт начертания основного оборудования и схем цепи аппаратов в области обогащения полезных ископаемых.

В нижней части поля чертежа подготавливаем стандартную (типовую) структуру системы автоматизированного контроля и управления, включающую в себя: приборы по месту, приборы на местном щите КИПиА, приборы на щите КИПиА оператора и ЭВМ. Заметим, что эта структура может быть достаточно сложной и включать в себя другие технические средства, образующие структуру системы автоматизированного управления. Например, измерительные комплексы для анализа вещественного состава руд и продуктов их переработки, системы управления подачей реагентов, несколько ЭВМ различного назначения.

На схеме цепи аппаратов технологического процесса наносим условное изображение средств отбора информации (средств измерения) о контролируемом (измеряемом) параметре.

Условное изображение наносят как можно ближе к фактическому месту измерения. Если такой возможности нет (из-за отсутствия свободного места около фактической точки измерения), то поступают так, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Пример изображения средства измерения с дополнительным указанием конкретной точки установки

Изображение на рис. 2 читается как средство измерения уровня пульпы во флотомашине, датчик установлен в 4-й камере.

В верхней части изображения средства отбора информации, измерительного прибора или регулятора вписывают латинскими буквами: первая буква – измеряемый параметр, например, L – уровень; W – вес; Т – температура и т. д. (см. табл. 2);

вторая буква в обозначении средства отбора информации указывает на вид передачи сигнала, например, LT – телемеханическая передача значения измеряемого уровня, LE – электрический сигнал о значении измеряемого уровня.

Таблица 2

Буквенные обозначения измеряемых параметров на схеме автоматизации

Буквенные обозначения	Наименование измеряемого параметра
D	Плотность
E	Электрический параметр (напряжение, ток, активная мощность и др.)
F	Расход продукта
G	Перемещение, размер, положение
L	Уровень
M	Влажность
P	Давление, вакуум
R	Радиоактивное излучение
S	Скорость, частота
T	Температура
U	Несколько разнородных параметров
V	Объем, вязкость
W	Вес, масса
К	Время, временная программа
Q	Величина, характеризующая качество: состав, концентрация и т.п.
Буквенные обозначения	Наименование функциональных признаков прибора
B, N, O, X, Y, Z	Резервные буквы, предназначенные для обозначения, величин, не предусмотренных стандартом
С	Регулирование, управление (формирование выходного сигнала)
Н	Ручное воздействие
I	Показание (отображение информации)
R	Регистрация (запись информации)

Окончание табл. 2

Буквенные обозначения	Уточнение измеряемой величины
J	Автоматическое переключение, обегание (уточнение)
D	Разность, перепад (уточнение измеряемой величины, указанной первой в условном обозначении)
F	Соотношение, доля, дробь
Q	Интегрирование, суммирование по времени
Буквенные обозначения	Дополнительное значение
H	Верхний предел измеряемой величин
L	Нижний предел измеряемой величины

Для обозначения специфики функциональных преобразований средств автоматизации применяют следующие буквенные обозначения:

Е - первичный преобразующий элемент датчика;

T – промежуточный преобразователь (прибор), позволяющий осуществлять дистанционную передачу сигнала;

K – устройство (станция управления) с переключателем для выбора вида управления (автоматическое - ручное) и элементами дистанционного управления;

Y – преобразователи сигналов и вычислительных устройств.

Род энергии в преобразователях сигнала обозначается буквами: Е – электрический, Р – пневматический, G – гидравлический; вид формы сигнала – буквами: А – аналоговый, D – дискретный.

Для выделения операций, выполняемых вычислительными устройствами, служат специальные обозначения. Например, ∑ - суммирование, К – умножение на постоянный коэффициент.

В условном обозначении на первом месте ставится буква, обозначающая измеряемую величину, на втором – одна из дополнительных букв: Е, Т, К или Y; справа от графического обозначения наносится надпись, расшифровывающая вид преобразования или вычислительной операции (рисунок 4, д).

Передача сигнала на ЭВМ обозначается B_i (input), вывод информации с ЭВМ – B_o (output).

Порядок расположения буквенных обозначений внутри изображения средства автоматизации показан на рис. 3.

Рис. 3. Принцип построения условного обозначения прибора

Если какая-либо из функций применяемого технического средства в конкретной системе не используется (например, запись на диаграммной ленте), то такое буквенное обозначение в изображении прибора отсутствует.

Например, приборы для измерения температуры, располагаемые по месту, либо на щите, обозначаются, как показано на рис. 4.

а б в г

д е ж

Рис. 4. Общее изображение приборов для измерения температуры:

а - средство измерения температуры с электрическим выходным сигналом, расположенное на объекте измерения;

б - TI – прибор измеряющий температуру, показывающий, расположенный по месту;

в - TIR – прибор измеряющий температуры, показывающий, записывающий, расположенный по месту;

г - TIR – то же, расположенный на щите;

д - TY^E/E – преобразователь температуры измерительный, преобразующий естественный сигнал термопары в унифицированный сигнал тока или напряжения, расположенный по месту;

е - TIRA – прибор, измеряющий температуру, показывающий, записывающий, сигнализирующий верхний (Н) и нижний уровень (L), посредством появления светового сигнала, расположенного на щите;

ж - TIA - прибор, измеряющий температуру, показывающий со звуковой сигнализацией, расположенный на щите

Примеры построения условных обозначений приборов и средств автоматизации приведены в табл. 3.

Таблица 3

Примеры построения условных обозначений приборов и средств автоматизации приведены

Поз.	Обозначение	Наименование
1.		Прибор для измерения температуры показывающий, установленный по месту. Например: термометр ртутный, термометр манометрический и т. п.
2.		Прибор для измерения температуры бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: термометр манометрический (или любой другой датчик температура) бесшкальный с пневмо- или электропередачей
3.		Прибор для измерения температуры одноточечный, регистрирующий, установленный на щите. Например: самопишущий милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т. п.
4.		Прибор для измерения температуры с автоматическим обегающим устройством, регистрирующий, установленный на щите. Например: многоточечный самопишущий потенциометр, мост автоматический и т. п.
5.		Прибор для измерения температуры регистрирующий, регулирующий, установленный на щите. Например: любой самопишущий регулятор температуры (милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т. п.)
6.		Измеритель – регулятор температуры показывающий, установленный на щите
7.		Регулятор температуры бесшкальный, установленный на щите.
8.		Прибор для измерения температуры бесшкальный с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле времени
9.		Прибор для измерения перепада давления показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр показывающий
10.		Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения расхода, установленный по месту. Например: диафрагма, сопло, труба Вентури, датчик индукционного расходомера и т. п.

Продолжение табл. 3

Поз.	Обозначение	Наименование
11.		Прибор для соотношения расходов регистрирующий, установленный на щите. Например: любой вторичный прибор для регистрации соотношения расходов
12.		Прибор для измерения расхода интегрирующий, установленный по месту. Например: любой бесшкальный счетчик расхода с интегратором
13.		Прибор для измерения расхода показывающий, интегрирующий, установленный по месту. Например: показывающий дифманометр с интегратором
14.		Прибор для измерения расхода интегрирующий, с устройством для выдачи сигнала после прохождения заданного количества вещества, установленный по месту Например: счетчик - дозатор
15.		Прибор для измерения уровня показывающий, с контактным устройством, установленный на щите. Например: вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством. Буквы H и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровней
16.	U, B P, кВт	Прибор для измерения любой электрической величины показывающий, установленный на щите Например:
		напряжение
		сила тока
		мощность
	Надписи, расшифровывающие конкретную измеряемую электрическую величину, располагаются радом с прибором либо в виде таблицы на поле чертежа

Продолжение табл. 3

Поз.	Обозначение	Наименование
17.		Прибор для управления процессом по временной программе, установленный на щите. Например: реле времени
18.		Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения качества продукта, установленный по месту. Например: датчик pH-метра
19.		Прибор для измерения радиоактивности показывающий, с контактным устройством, установленный на щите. Например: прибор для показания и сигнализации предельно допустимых концентраций α- и β- лучей
20.		Прибор для измерения скорости вращения, привода регистрирующий, установленный по месту. Например: вторичный прибор тахогенератора
21.		Прибор для измерения нескольких разнородных величин регистрирующий, установленный по месту. Например: самопишущий дифманометр - расходомер с дополнительной записью давления. Надпись, расшифровывающая измеряемые величины, наносится справа от прибора
22.		Прибор для измерения вязкости раствора показывающий, установленный по месту. Например: вискозиметр показывающий
23.		Прибор для контроля погасания факела в печи бесшкальный, с контактным устройством, установленный на щите. Например: вторичный прибор запально – защитного устройства. Применение резервной буквы В должно быть оговорено на поле схемы
24.		Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение, выключение насоса; открытие, закрытие задвижки и т. д.). Например: Пускатель бесконтактный реверсивный. Применение резервной буквы В должно быть оговорено на поле схемы
25.		Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления (включение, выключение двигателя; открытие, закрытие запорного органа, изменение задания регулятору), установленная на щите. Например: кнопка, ключ управления, задатчик

Окончание табл. 3

Поз.	Обозначение	Наименование
26.		Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления, снабженная устройством для сигнализации, установленная на щите. Например: кнопка со встроенной лампочкой, ключ управления с подсветкой и т. п.

Мы знаем, что существуют различные устройства автоматического регулирования (регуляторы различных систем). Например, регулятор РС-29 системы “Контур - 2”, изображен на рис. 5, а; регуляторы Р-17, Р-27 системы “Каскад - 2” (рис. 5, б); регулятор РП-4 системы “Агрегатного комплекса электрических средств регулирования” АКЭСР (рис. 5, в).

а б в

Рис. 5. Примеры изображения автоматических регуляторов:

5 а - LCKGI – регулятор уровня (LC) со встроенной станцией управления (К) и со встроенным индикатором положения перемещения вала ИМ (GI);

5 б - блок регулирования (LC) с отдельным блоком управления (LK) и выносным задатчиком (Н);

5 в - блок регулирования (LC) и блок управления (LK).

Обращаем Ваше внимание, что в последние годы в связи с широким распространением микропроцессорной техники в схемах автоматизации все чаще используются микропроцессорные логические программируемые контроллеры (МПК), изображать которые можно в виде шестигранника с соответствующим обозначением (МПК расхода показывающий).

От изображений средств измерения и исполнительных механизмов, расположенных на схеме цепи аппаратов технологического комплекса, опускаются вниз линии связи до одного уровня.

Линии связи отдельных систем контроля и автоматического регулирования, расположенных в структуре системы автоматизированного управления, входят в систему и выходят из нее с одного уровня и нумеруются слева направо в порядке возрастания.

Затем эти номера присваивают соответствующим линиям связи по принадлежности к системам, идущим от датчиков. Например, рассмотрим фрагмент схемы автоматизации технологического процесса разомкнутого цикла измельчения (рис. 6).

Пронумеровав линии связи, входящие и выходящие из прямоугольника структуры управления, находим соответствующие линии связи, идущие к датчикам и (или) ИМ тех или иных систем ТК (ТП).

Например, в системе стабилизации расхода руды в мельницу измерение массового расхода осуществляется с помощью конвейерных весов. Весы состоят из датчика веса , датчика скорости и преобразователя расхода . В структуре системы автоматизированного управления линиям связи, входящим в преобразователь присваивают номера “3” и “4” и ставят единицы измерения и диапазон изменения параметров. Затем находим линии связи идущие от соответствующих датчиков и им проставляют те же номера.

Далее выходным сигналом системы является линия связи “5”, которая поступает на привод питателя (для управления частоты вращения). И так для каждой системы на фрагменте схемы автоматизации ТП.

Необходимо проставить позиционные обозначения элементов систем начиная с датчиков и заканчивая регулирующими органами по ходу прохождения сигнала управления. Позиционные обозначения проставляют либо цифра-цифра 1-1, 1-2 и т. п., либо цифра-буква 1а, 1б, 1в и т. д. Где первая цифра означает порядковый номер системы, вторая цифра (буква) - порядковый номер элемента в системе (см. рис. 6).

Как было сказано выше, на линиях связи, входящих и выходящих из прямоугольника, обозначающего структуру автоматизации, пишут единицы измерения и диапазон изменения параметра, либо регулирующего воздействия (см. рис. 6).

На схемах автоматизации в обязательном порядке необходимо указывать информацию, поступающую на ЭВМ “В_i” и исходящую от ЭВМ “B_o”. Информация, поступающая на ЭВМ В_i, берется, как правило, с измерительных преобразователей или вторичных приборов и является основой формирования баз данных о значении того или иного технологического процесса.

Информация от ЭВМ В_о поступает на автоматический регулятор (микропроцессорный контроллер, выполняющий функции регулятора) в виде изменения сигнала задания или коррекции настроечных параметров регулятора (или контроллера), работающих в супервизорном режиме управления.

Спецификация к схеме автоматизации содержит в себе графы: поз. обозначение, наименование, тип, количество, примечание.

В графе “Поз. обозначение” записывают номер позиции элементов схемы автоматизации (начиная с датчиков), группируя позиции однотипных элементов. Например, 1а, 2а.

В графе “Наименование” записывают полное наименование приборов в соответствии с технической документацией (инструкцией по эксплуатации, техническим паспортом изделия). Например, уровнемер ультразвуковой типа Airanger XPL модель XPS-10.

В графе “Примечание”, как правило, записывают завод-изготовитель, специфические условия монтажа (навесной, щитовой) и т. д.

Рис. 6. Фрагмент схемы автоматизации технологического

комплекса измельчения